电容话筒是什么

电容话筒是什么
电容话筒音头只是电容话筒的一个核心部件而已,即使你购买了Neumann的音头,如果你的话筒的网子结构设计不好,线路设计不好,结构设计不好,最后仍然是一个败笔,咱这里先了解了解电容话筒是什么,然后再争辩争辩。
电容话筒属于话筒家族里面规格种类比较多的一类话筒,这里就个人了解的一些与大家分享。
电容话筒,之所以称作为电容话筒,是因为其音头是两个金属电极组成,两个电极形成电容,其中一个电极是能随着声音信号移动的,另外一个电极是固定的。当两个电极之间的距离发生变化之后,电容量就会变化,将电容量的变化转换成电信号,就是实现了将声音信号转换成电信号的目的。
品牌研究由于两电极之间的距离变化非常小,可能只有5%微米,相对于两个电极之间的固定距离(10~50微米)来说非常微小,所以近似认为在将距离变化转换成电信号的时候,还是线性的,所以近似认为电容话筒产生的信号基本上是原始的声音信号的还原。
当然,如果声音特别大,导致电容音头的电容量变化特别大的时候,或许会超出我们认为的线性范围,这时候,就是声音失真了。一般来说,我们的耳朵能承受的声音,基本上还不至于导致电容话筒的音头失真,所以,理论上都认为电容话筒的音头不存在失真问题。唯一可能的是火箭发射以及爆炸等
的巨大声音可能会导致一般电容话筒的音头的失真,所以,测量火箭发射以及爆炸等声音,需要使用特制的测量话筒去测试。
之所以电容话筒还有一个参数";失真";或者";最大声压级",是因为其内部有一个放大器,放大器存在最大能承受的电信号或者最大能输出的电信号的问题,所以电容话筒的失真是指其内部放大器的失真,而不是电容音头的失真。如果内部放大器设计的足够好,理论上就不存在失真问题。
病菌以上,电容话筒的音头能将声音信号转换成电容量的变化,这只是音头完成了将声音的波转换成电容量的变化,并没有产生电信号。 我们需要的是电信号,所以需要将音头得到的电容量的变化转换成电信号。
一般的转换方式有极化电压的方式(DC直流电容传声器)与非极化电压的方式(RF射频电容传声器)。在电容话筒被发明的初期,由于在当时条件下,可能没有阻值很高的电阻,所以无法采用极化电压的方式,就采用了RF射频的方式.
RF射频方式:把电容话筒的音头作为高频震荡线路的一部分,当音头的电容量变化后,震荡线路的频率以及相位会发生变化,再设计出解调线路,将频率的变化或者相位的变化转
换成电信号就得到了我们需要的最终信号。
一般的RF方
式的震荡频率在8MHz左右,电容音头的自身容量在30pF左右,此时30pF的容抗大概是660欧姆,所以RF射频话筒的内部线路不需要很严格的屏蔽措施也不会产生很严重的噪声,主要噪声来源是震荡器的稳定性。
RF射频电容话筒不需要给音头提供极化电压,所以音头的膜片可以很松弛,专业的话说就是谐振频率非常低。而且由于没有极化电压,两个电极之间就不会存在电场力阻碍膜片的运动,所以,RF射频话筒的瞬态响应一般都非常好。特别是低频特性可以做到很好。Sennheiser的系列RF射频话筒可以测试2Hz甚至更加低的声音信号。
RF射频话筒的主流厂家是Sennheiser,早期的产品有MKH406/MKH416/MKH816等等,价格都在10000元左右。这些话筒,在北影厂能到几百支。后期有很大一系列如MKH20,MKH30,都是非常棒的RF电容话筒,价格更加昂贵。  其他也有一些厂家生产RF射频话筒,但非常少,因为音膜的生产技术以及匹配的射频线路设计技术比较复杂,很少厂家掌握这些技术,据个人知道的,早期的有Sony的C74,C76. 最近几年有个别厂家也在生产RF射频话筒。
intouch组态软件除了以上的RF射频话筒,市场上见到的基本上都是DC极化电压方式的电容话筒包括测量话筒基本上都是DC极化方式的。
盐酸二氟沙星DC极化电压方式:在电容话筒的音头的两个电极上加上固定的极化电压,当电容量变化后,由于电容上的电荷与电压以及电容量需要遵循Q=C*U的原则,于是产生充电放电,这个充电放电的电流转换成电压信号后就是我们需要的电信号。
DC极化电压方式的条件下,音头的容抗非常高,音频信号的频率一般在20Hz~20KHz,在20Hz的条件下,30pF的音头容量的容抗大概是265兆欧。所以DC极化电压方式,需要有输入阻抗很高的";放大器";将音头上的信号取出来,而且音头需要做好屏蔽,当然";放大器";也需要做好严格的屏蔽工作,否则全部是噪声。这个";放大器";实际上只是一个阻抗变换器,目的是把音头的高阻抗转换成可以传输的低阻抗,所以,电容话筒里面的";放大器";一般没有放大作用,只是阻抗变换作用而已,以便最终的信号能够在一般条件下进行传输。
DC极化电压加到电容话筒的音头上有两种方式:
一种是通过很高阻值的电阻把直流电压加到电容音头的两个电极上(在交流等效电路上,这个高值电阻相当于是音头的负载电阻,如果阻值低,那么音头产生的低频信号就会大多数被此电阻消耗掉,因为低频的时候,音头的等效容抗2即信号源内阻非常高,所以,如果要低频频响好,此电
阻必须足够大),通常称为外加极化电压方式,有的电容传声器规格书里面会注明是 ";纯电容话筒" 或者 ";外加极化电压电容话筒
" "external polaring".  这类外加极化电压方式的纯电容话筒,生产工艺、线路设计等,比后面要说的驻极方式复杂、精密的多,所以价格也相对高一些。大家熟知的经典电容话筒 Neumann U87就是典范,国内的朋友们比较熟悉的就是北京七九七的NT2s、CR616之类的,她们都属于1英寸大膜片纯电容话筒。
另外一种就是驻极方式,即电容音头的两个电极中的一个的表面覆盖上一层驻极材料,这个驻极材料上可以保存一些电荷Q,这些电荷不会短时间内消失(估计5~10年内不会消失完),于是根据Q=C*U原则,在音头的电容上产生电压U,当C变化后,U出现变化就得到我们需要的电信号。
这一类话筒又分为两类:膜极化与背极化。 膜极化就是电容音头的可动电极--膜片的材料采用驻极材料,可以存储电荷,缺点是膜片的材料受到限制并且因为膜片总是不停的在振动,相对来说存储的电荷的长期稳定性受到威胁。当然在成本上比较便宜一些。  背极就是在音头的两个电极的不动电极--极板上覆盖驻极材料,克服了膜极化的缺点。
驻极体电容话筒与纯电容话筒相比较,比较明显的优点是:驻极电容话筒不需要给音头外加极化电压,电路设计要求降低,工艺简单化,成本降低, 所以比较适合做低档应用。比如几乎大家都有的手机里面的小话筒,几乎都是驻极体话筒(当然,可能有的人已经使用上最新技术的硅麦克风手机,那也属于电容话筒的一个分支--贴片化低极化纯电容麦克风,音质估计不会比驻极体话筒好)。
驻极体话筒里面,生产量最大的就是手机使用的低档咪头,4~6毫米直径,非常便宜,批发价格才1元人民币左右。通常见到的会议用鹅颈话筒,也是驻极体音头,多数是9.7毫米直径的音头。
也有很多驻极体类的录音话筒,这些驻极体类的录音话筒都是背极类的,所以规格书上多数会写着";背极电容话筒"、"back electret". 也有很多厂家为了不然客户清楚知道其音头是驻极体的,在规格书上简单写着";电容音头"。
驻极体类话筒中比较经典的是AKG的系列话筒,国内曾经大量流行的是AKG C3000,C4000这样的大膜片驻极体话筒,价格不菲,其实性能未必比国产的纯电容话筒好,但是由于客户迷信品牌,AKG赚了很多钱。见到过早先的AKG C3000是一个1英寸大膜片背极音头与一个6毫米的小驻极体音头的组合。 AKG的大多数话筒都是驻极体类话筒,包括近来面世的系列便宜
的";大膜片";话筒,比如其最新出品的AKG perception-120USB 24比特的USB话筒,音头也是一个3/4英寸,即16毫米的驻极体音头。跟北京七九七的CR626,Behringer C-2, 铁三角 At2020(USB)等话筒里面使用的音头都差不多。估计这些东东
都是北京七九七的同一条流水线上的产物。为了让用户晕乎,所以在宣传的时候,很多厂家都把16毫米的音头作为";大膜片";宣传,有的是在16mm音头的前面增加一个塑料盖子,让人感觉是一个1英寸的大膜片音头...
总的来说,
电容话筒里面的RF射频话筒的音质、噪声等普遍优于DC电容话筒;
DC电容话筒里面,在膜片尺寸相同的条件下,外极化方式的比驻极体方式的性能要优越;
驻极体方式的里面的背极方式比膜极方式好。
电子管的放大器比晶体管的放大器音质暖和。
测量话筒的膜片的谐振频率最高,所以频响最宽,但是音质最糟糕。
选择话筒的时候,不要被厂家的说明书里面的";大膜片" ";电容话筒";等字样迷惑,很多厂家的话筒规格书里面的" 大膜片";是指16毫米音头而不是1英寸音头,很多厂家的规格书里面的";电容话筒";实际是驻极体电容话筒。
电容话筒的N个为什么(3)— 从两首录音谈起高坠
上回说到,放电打火乃是传统电容话筒的孪生兄弟,那么新一代的电容话筒究竟是怎样彻底克服放电打火的呢?说到这里,先简要介绍一下关于振膜材料的压电特性,以及高分子材料在延展工艺实施的
时候所产生的附加静电现象,这项完全自主知识产权的工艺在运用到振膜制造技术中,效果是非常明显的!它不仅彻底解决了空气放电打火对于话筒音质的慢性损坏,同时将振膜在话筒里所担任的多重角,变成了单一的固定角
还是先解决理论问题:根据库仑定律所推导出来的电容话筒工作原理:文字叙述大概是这样:电容器C储存的电荷Q=C*E(E为加在电容器两极间的电压。)当声波使振膜振动的时候,电容量发生变化,但是电容本身的隔直流特性以及外电路的高阻抗,使得充电电荷来不及释放,所以电压E将按下式发生变化,即:ΔE=Q/ΔC,用高阻抗的电子变换电路将其变成可输出的有用电信号,就完成了话筒的声电转换功能。
让我们再进一步把语言精炼一下:变化的振膜产生了变化的电压,前题条件:电荷恒定。看起来矛盾的焦点就在这个恒定的电荷上面了,下面的两张图所标示的就是在建立了极化电场以后振膜的内部电荷分布,即:声电转换的结合部—电荷的分布情况,文章由此开始了:究竟我们需要的是什么样的恒定电荷呢?在图1中红
部分的电荷为极化电场所提供的电荷量,同时可以看到振膜的截面中黑部分的电荷量呈一种不规则分布,这种电荷的存在机理很令人费解,他不是由外电场提供的,且随着时间变量的推移,他以一种无规则的变化形式长期地存在于振膜内部,对于它的存在,本人在99年提出了一种假设,
这种带有类似偶极子翻转的情况,是由于高分子材料在延展过程中机械应力所产生的,因为它的存在,使得所加的极化电压必须要高到足以克服它的能量梯度,打个比方,牛顿第二定律的F=Ma;其中的F表示的是合力,它必须克服加速度方向上的任何阻力,这种迷走电荷(这个称呼是老陶首创,文献里面查不到)实际上也是起到了阻力的作用,假如我们在物体的前进道路上事先消除了所有的阻力,那么要获得同样的加速度,所需的驱动力将大大降低,换言之,假如我们消除了这种迷走电荷,我们要达到同样灵敏度的极化电压也就大大降低了。设计目标:降到远低于空气放电的临界值以下,该假设如果成立,则新的理论模型也就呼之欲出了,但是且慢,知道了迷走电荷的来源是一回事情,怎么样消除它?两个途径:请高分子生产厂家改革工艺,不现实,只有自我优化现有振膜工艺,去除这种迷走电荷。让图1通过关键工艺达到图2 的境界。
迷走电荷清除工艺所产生的后果是令人欣慰的,当然工艺细节也是严格保密的,它不仅达到了预定的目标,而且在瞬态还原能力上面也有了全新的表现,以下是本人设计的D36大振膜话筒的录音,演唱者:布头;乐队:real,;这两首歌录音时间间隔将近两年,布头从我手里拿走这个话筒时,曾问过我,怎样爱护保养,我的回答是:只要不泡进水里,平时别进灰尘就行,两年里,这个话筒在北京地铁,在火车站,铁道边上都进行过实录,说实话,对于它现在的表现,我心里也不是十分有底,但有一点我可以肯定,就是它不会产生放电打火,这个也得到了布头的肯定,前些天,布头说她又用D36录了一些同期声,我把她两年前唱的和两年以后唱的录音,发给大家听听,看看变化如何?布头的演唱风格的确有了很大的进步,据布头说,她也很喜欢这支话筒,尽管长得土气了一点,哈哈。
电容话筒的N个为什么(2)——从空气放电现象谈起
问题(1):
电容话筒为什么如此娇嫩?稍不留心,它就嗤嗤地发出煮开水的声音?
问题(2):
让朋友圈清清爽爽
歌手进录音棚录音,如果不是一次完成,而恰巧在两次录音之间遇到南方的梅雨气候,那我们就要在胸口画十字了,常常两次的录音音会有不同,烦

本文发布于:2024-09-22 17:17:43,感谢您对本站的认可!

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